工藝夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)87臥式加工中心傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

論文題目：臥式加工中心傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 論文要求：通過給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)臥式加工中心三個(gè)傳動(dòng)軸的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括滾珠絲杠參數(shù)的確定，驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)及所用軸承型號(hào)的選取等。 論文內(nèi)容：設(shè)計(jì)一種臥式加工中心的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 給定技術(shù)參數(shù)如下： HC630 型臥式加工中心設(shè)計(jì)基本參數(shù) 行程 X 軸行程 mm 1050 Y 軸行程 mm 950 Z 軸行程 mm 950 各軸移動(dòng)重量 X 軸移動(dòng)重量 kg 4000 Y 軸移動(dòng)重量 kg 0 Z 軸移動(dòng)重量 kg 6000 移動(dòng)速度 快速移動(dòng)速度 mm/min 20,000 達(dá)到快速移動(dòng)速度所需時(shí)間 0.1S X 軸 一、設(shè)計(jì)條件 X 軸承重 :W1=4000kgf 最大行程 :Smax=1050mm 快送速度 :Vmax=20000mm/min 定位精度 : 0.005/1000mm 重復(fù)定位精度 : 0.003mm 失位 :0.02mm 要求壽命 :Lt=20000hr (16 時(shí) 250 日 10 年 0.5 轉(zhuǎn)動(dòng)率 ) 滑動(dòng)面摩擦系數(shù) : =0.07 加工內(nèi)容 :鏜、銑、鉆加工 驅(qū)動(dòng)馬達(dá) :AC 馬達(dá) (Nmax=3000rpm) Y 軸 一 .設(shè)計(jì)條件 Y 軸承重 :W1=0kgf 最大行程 :Smax=950mm 快送速度 :Vmax=15000mm/min 定位精度 : 0.005/1000mm 重復(fù)定位精度 : 0.003mm 失位 :0.02mm 要求壽命 :Lt=20000hr (16 時(shí) 250 日 10 年 0.5 轉(zhuǎn)動(dòng)率 ) 滑動(dòng)面摩擦系數(shù) : =0.07 加工內(nèi)容 :鏜、銑、鉆加工 驅(qū)動(dòng)馬達(dá) :AC 馬達(dá) (Nmax=3000rpm) Z 軸 一 .設(shè)計(jì)條件 Z 軸承重 :W1=6000kgf 最大行程 :Smax=950mm 快送速度 :Vmax=20000mm/min 定位精度 : 0.005/1000mm 重復(fù) 定位精度 : 0.003mm 失位 :0.02mm 要求壽命 :Lt=20000hr (16 時(shí) 250 日 10 年 0.5 轉(zhuǎn)動(dòng)率 ) 滑動(dòng)面摩擦系數(shù) : =0.07 加工內(nèi)容 :鏜、銑、鉆加工 驅(qū)動(dòng)馬達(dá) :AC 馬達(dá) (Nmax=3000rpm) 論文參考資料 絲杠、馬達(dá)、軸承的選取 絲杠、馬達(dá)、軸承選取結(jié)果 : 軸 絲杠 馬達(dá) 軸承 X 軸 50*10 40/3000i 40TAC72B DFF 40TAC72B DF Y 軸 50*12 22/3000i 7215C Z 軸 50*10 40/3000i 40TAC72B DFF 40TAC72B DF X 軸 一、設(shè)計(jì)條件 X 軸承重 :W1=4000kgf 最大行程 :Smax=1050mm 快送速度 :Vmax=20000mm/min 定位精度 : 0.005/1000mm 重復(fù)定位精度 : 0.003mm 失位 :0.02mm 要求壽命 :Lt=20000hr (16 時(shí) 250 日 10 年 0.5 轉(zhuǎn)動(dòng)率 ) 滑動(dòng)面摩擦系數(shù) : =0.07 加工內(nèi)容 :鏜、銑、鉆加工 驅(qū)動(dòng)馬達(dá) :AC 馬達(dá) (Nmax=3000rpm) 二、運(yùn)轉(zhuǎn)條件 運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)別 軸方向負(fù)荷 (kgf) 快送速度 (mm/min) 使用時(shí)間 比例 (%) 切削阻力 滑動(dòng)阻力 快送 0 280 20000 30 輕中切削 500 280 5000 50 重切削 1000 280 1000 20 滑動(dòng)阻力 Fr=4000 0.07=280kgf(貼聚四氟乙烯靜摩擦系數(shù)為 0.10,動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.07) 三、決定事項(xiàng) 1. 絲杠軸徑 ,導(dǎo)程 ,螺帽的選定 (1) 導(dǎo)程的選定 由 AC 馬達(dá)的最高回轉(zhuǎn)數(shù) L Vmax/Nmax=20000/3000=6.7(mm) 加大導(dǎo)程在進(jìn)給速度方面有利 ,但因控 制方面所需之分解能的緣故 ,在此僅以 10及 12mm 加以討論。 (2) 基本動(dòng)額定負(fù)荷的討論 由負(fù)荷條件求取在各導(dǎo)程所需負(fù)荷容量 運(yùn)轉(zhuǎn)條件 軸方向負(fù)荷 (kgf) 回轉(zhuǎn)數(shù) (rpm) 使用時(shí)間 比例 (%) L=10mm L=12mm 快送 F1=280 N1=2000 N1=1667 30 輕中切削 F2=780 N2=500 N2=417 50 重切削 F3=1280 N3=100 N3=83.3 20 L=10mm 時(shí) 平均負(fù)荷 Fm =(F13 n1 t1+ F23 n2 t2+ F n3 nn tn)/( n1 t1+ n2 t2+ n ntn)1/3=(2803 2000 0.3+7803 500 0.5+12803 100 0.2)/( 2000 0.3+5000.5+100 0.2) 1/3=584.5kgf 平均回轉(zhuǎn)數(shù) Nm= (n1 t1+ n2 t2+ n n tn)/(t1+t2+t 3)= 2000 0.3+500 0.5+100 0.2)/(0.3+0.5+0.2)=870rpm L=12mm 時(shí) 平均負(fù)荷 Fm =(F13 n1 t1+ F23 n2 t2+ F n3 nn tn)/( n1 t1+ n2 t2+ n ntn)1/3=(2803 1667 0.3+7803 417 0.5+12803 83.3 0.2)/( 1667 0.3+4170.5+83.3 0.2) 1/3=584.5kgf 平均回轉(zhuǎn)數(shù) Nm= (n1 t1+ n2 t2+ n n tn)/(t1+t2+t 3)= 1667 0.3+4170.5+83.3 0.2)/(0.3+0.5+0.2)=725.3rpm 必要負(fù)荷容量 Ca (60Nm Lt)1/3 Fm fw 10-2 這里 Lt=20000h, fw=1.2 故 l=10mm,Ca 7115.6kgf l=12mm,Ca 6670kgf (3) 螺帽的選定 初步確定選取 1.外循環(huán)系列 2.DFT 形式 3.回路數(shù) 2.5 圈 3 列（ 50*10） 或者 1.外循環(huán)系列 2.DFT 形式 3.回路數(shù) 2.5 圈 2 列（ 40*12） (4) 允許回轉(zhuǎn)數(shù)的檢驗(yàn) 1 危險(xiǎn)速度 由 dr n L2/f 10-7(mm) 在此 L=最大行程 +螺帽的長度 /2+軸端預(yù)留量 =1050+232/2+110=1276mm f=21.9 故 l=10mm,dr 14.8mm l=12mm,dr 12.4mm 2 dm n 值 ,由高速 dm n 100000 dm 100000/n 由此 l=10mm dm 50mm l=12mm dm 60mm (5) 滾珠絲杠系統(tǒng)剛性檢驗(yàn)討論 針對(duì)所要求的失位量 ,在此設(shè)定滾珠絲杠系統(tǒng)的構(gòu)成元件 (絲杠軸 ,螺帽及支撐軸承 )的失位量為 20( m) 0.8=16( m)來加以討論 . 此時(shí)滾珠螺桿系統(tǒng)構(gòu)成元件的彈性變位量 (一方向負(fù)荷 )為 L 8( m) 1 絲杠的剛性 :Ks(彈性變形量 : L) 以會(huì)產(chǎn)生最大軸方向變形的絲杠軸中央位置加以算出 由 Ks= dr2 E/Ls 10-3(kgf/ m)(固定 -固定 ) Ls=Fa/Ks= Fa Ls/( dr2 E) 103( m) 在此 Fa:滑動(dòng)阻力 (Fa=280kgf),計(jì)算結(jié)果如表 5.1 2 螺帽的剛性 :KN(彈性變形量 : LN) 以最大軸方向負(fù)荷的 1/3 設(shè)定為預(yù)壓負(fù)荷 . Fa0=Fmax/3=1280/3=427 (kgf) 此時(shí)的剛性由 KN=0.8 K(Fa0/ Ca)1/3 =0.8 K(427/0.05 Ca)1/3(kgf/ m) LN= Fa/KN 在此 Ca,K:尺寸表記載值 Fa:滑動(dòng)阻力 (Fa=280kgf) 計(jì)算結(jié)果如表 5.1 3 支撐軸承的剛性 (彈性變形量 : LB) 支撐軸承選用滾珠絲杠支撐專用精密斜角止推滾珠軸承 (TAC 系列 ) 軸徑 :40 軸承編號(hào) :40TAC72B DFF 1 組 軸徑 :40 軸承編號(hào) :40TAC72B DF 1 組 軸徑 :35 軸承編號(hào) :35TAC72B DFF 1 組 軸徑 :35 軸承編號(hào) :35TAC72B DF 1 組 各軸承的剛性值 KB(軸方向彈性系數(shù) ),參照 NSK 精機(jī)制品樣本 A258 頁 . LB=Fa/2KB 計(jì)算結(jié)果如下表 5.1 螺帽號(hào)碼 絲 缸軸 螺帽 支撐軸承 合計(jì) L m KS Ls KN LN KB LB DFT5010-7.5 101.87 2.75 201.7 1.39 125 0.84 4.98 DFT4012-5 60.09 4.66 128 2.19 120 0.875 7.64 （ 6）絲杠長 Ls=最大行程 +螺帽長 +預(yù)留量（ 50*10） =1050+253+110=1413 Ls=最大行程 +螺帽長 +預(yù)留量（ 40*12） =1050+225+110=1385 （ 7）選定滾珠絲杠的確認(rèn)計(jì)算 1 壽命預(yù)測(cè) Lt=(Ca/(fw Fm)3 106 (1/(60 Nm) （ 50*10） =(8340/(1.2 584.5) 3 106 (1/(60 870) =32205 20000(h) Lt=(Ca/(fw Fm)3 106 (1/(60 Nm) （ 40*12） =(6220/(1.2 584.5) 3 106 (1/(60 725.3) =16025JM JL(kgf cm2) 由上述可選擇如下的 AC 馬達(dá) 馬達(dá)規(guī)格 : 額定出力 :4KW 最高回轉(zhuǎn)數(shù) :NMAX=3000 rpm 額定扭矩 :TM=22N m 馬達(dá)轉(zhuǎn)子慣量 JM=480kgf cm2 (4) 到達(dá)最高回轉(zhuǎn)數(shù)所需時(shí)間討論 ta=J/(TM-TL) (2 N) f/60 在此 J:全慣性扭矩 J=GD2/4g TM=2 TM TL=快送時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩 f 安全率 (f=1.4) ta=0.064/(449-0) 2 1250/60 1.4 =0.03(sec)0.1 sec Z 軸 一 .設(shè)計(jì)條件 Z 軸承重 :W1=6000kgf 最大行程 :Smax=950mm 快送速度 :Vmax=20000mm/min 定位精度 : 0.005/1000mm 重復(fù)定位精度 : 0.003mm 失位 :0.02mm 要 求壽命 :Lt=20000hr (16 時(shí) 250 日 10 年 0.5 轉(zhuǎn)動(dòng)率 ) 滑動(dòng)面摩擦系數(shù) : =0.07 加工內(nèi)容 :鏜、銑、鉆加工 驅(qū)動(dòng)馬達(dá) :AC 馬達(dá) (Nmax=3000rpm) 二 .運(yùn)轉(zhuǎn)條件 運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)別 軸方向負(fù)荷 (kgf) 快送速度 使用時(shí)間 切削阻力 滑動(dòng)阻力 (mm/min) 比例 (%) 快送 0 420 20000 30 輕中切削 500 420 5000 50 重切削 1000 420 1000 20 滑動(dòng)阻力 Fr=6000 0.07=420kgf(貼聚四氟乙烯靜摩擦系數(shù)為 0.10,動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.07) 三 .決定事項(xiàng) 1 杠軸徑 ,導(dǎo)程 ,螺帽的選定 （ 1）導(dǎo)程的選定 由 AC 馬達(dá)的最高回轉(zhuǎn)數(shù) L Vmax/Nmax=20000/3000=6.7(mm) 加大導(dǎo)程在進(jìn)給速度方面有利 ,但因控制方面所需之分解能的緣故 ,在此僅以 10及 12mm 加以討論。 （ 2）基本動(dòng)額定負(fù)荷的討論 由負(fù)荷條件求取在各導(dǎo)程所需負(fù)荷容量 運(yùn)轉(zhuǎn)條件 軸方向負(fù)荷 (kgf) 回轉(zhuǎn)數(shù) (rpm) 使用時(shí)間 比例 (%) L=10mm L=12mm 快送 F1=420 N1=2000 N1=1667 30 輕中切削 F2=920 N2=500 N2=417 50 重切削 F3=1420 N3=100 N3=83.3 20 L=10mm 時(shí) 平均負(fù)荷 Fm =(F13 n1 t1+ F23 n2 t2+ F n3 nn tn)/( n1 t1+ n2 t2+ n ntn)1/3=(4203 2000 0.3+9203 500 0.5+14203 100 0.2)/( 2000 0.3+5000.5+100 0.2) 1/3=698.4kgf 平均回轉(zhuǎn)數(shù) Nm= (n1 t1+ n2 t2+ n n tn)/(t1+t2+t 3)= 2000 0.3+500 0.5+100 0.2)/(0.3+0.5+0.2)=870rpm L=12mm 時(shí) 平均負(fù)荷 Fm =(F13 n1 t1+ F23 n2 t2+ F n3 nn tn)/( n1 t1+ n2 t2+ n ntn)1/3=(4203 1667 0.3+9203 417 0.5+14203 83.3 0.2)/( 1667 0.3+4170.5+83.3 0.2) 1/3=698.4kgf 平均回轉(zhuǎn)數(shù) Nm= (n1 t1+ n2 t2+ n n tn)/(t1+t2+t 3)= 1667 0.3+4170.5+83.3 0.2)/(0.3+0.5+0.2)=725.3rpm 必要負(fù)荷容量 Ca (60Nm Lt)1/3 Fm fw 10-2 這里 Lt=20000h, fw=1.2 故 l=10mm,Ca 8392.4kgf l=12mm,Ca 8001.8kgf （ 3）螺帽的選定 初步確定選取 1.外循環(huán)系列 2.DFT 形式 3.回路數(shù) 2.5 圈 3 列（ 50*10） 或者 1.外循環(huán)系列 2.DFT 形式 3.回路數(shù) 2.5 圈 2 列（ 50*12） （ 4）允許回轉(zhuǎn)數(shù)的檢驗(yàn) 1 危險(xiǎn)速度 由 dr n L2/f 10-7(mm) 在此 L=最大行程 +螺帽的長度 /2+軸端預(yù)留量 =950+253/2+110=1186.5mm f=21.9 故 l=10mm,dr 12.9mm l=12mm,dr 10.7mm 2 dm n 值 ,由高速 dm n 100000 dm 100000/n 由此 l=10mm dm 50mm l=12mm dm 60mm （ 5）滾珠絲杠 系統(tǒng)剛性檢驗(yàn)討論 針對(duì)所要求的失位量 ,在此設(shè)定滾珠絲杠系統(tǒng)的構(gòu)成元件 (絲杠軸 ,螺帽及支撐軸承 )的失位量為 20( m) 0.8=16( m)來加以討論 . 此時(shí)滾珠螺桿系統(tǒng)構(gòu)成元件的彈性變位量 (一方向負(fù)荷 )為 L 8( m) 1 絲杠的剛性 :Ks(彈性變形量 : L) 以會(huì)產(chǎn)生最大軸方向變形的絲杠軸中央位置加以算出 由 Ks= dr2 E/Ls 10-3(kgf/ m)(固定 -固定 ) Ls=Fa/Ks= Fa Ls/( dr2 E) 103( m) 在 此 Fa:滑動(dòng)阻力 (Fa=420kgf),計(jì)算結(jié)果如表 5.1 2 螺帽的剛性 :KN(彈性變形量 : LN) 以最大軸方向負(fù)荷的 1/3 設(shè)定為預(yù)壓負(fù)荷 . Fa0=Fmax/3=1420/3=473.3 (kgf) 此時(shí)的剛性由 KN=0.8 K(Fa0/ Ca)1/3 =0.8 K(473.3/0.05 Ca)1/3(kgf/ m) LN= Fa/KN 在此 Ca,K:尺寸表記載值 Fa:滑動(dòng)阻力 (Fa=420kgf) 計(jì)算結(jié)果如表 5.1 3 支撐軸承的剛性 (彈性變形量 : LB) 支撐軸承選用滾珠絲杠支撐專用精密斜角止推滾珠軸承 (TAC 系列 ) 軸徑 :40 軸承編號(hào) :40TAC72B DFF 1 組 軸徑 :40 軸承編號(hào) :40TAC72B DF 1 組 各軸承的剛性值 KB(軸方向彈性系數(shù) ),參照 NSK 精機(jī)制品樣本 A258 頁 . LB=Fa/2KB 計(jì)算結(jié)果如下表 5.1 螺帽號(hào)碼 絲缸軸 螺帽 支撐軸承 合計(jì)KS Ls KN LN KB LB L m DFT5010-7.5 109.6 3.83 209.5 2 125 0.84 6.67 DFT5012-5 103.7 4.05 147.7 2.84 125 0.84 7.73 (6)絲杠長 Ls=最大行程 +螺帽長 +預(yù)留量（ 50*10） =950+253+110=1313 Ls=最大行程 +螺帽長 +預(yù)留量（ 50*12） =950+231+110=1291 (7)選定 滾珠絲杠的確認(rèn)計(jì)算 1 壽命預(yù)測(cè) Lt=(Ca/(fw Fm)3 106 (1/(60 Nm) （ 50*10） =(8340/(1.2 698.4) 3 106 (1/(60 870) =18878.620000(h) Lt=(Ca/(fw Fm)3 106 (1/(60 Nm) （ 50*12） =(7920/(1.2 698.4) 3 106 (1/(60 725.3) =1939320000(h) 2 允許回轉(zhuǎn)數(shù) (c) 危險(xiǎn)速度 n=f dr/L2 107=21.9 44.4/1186.52 107=6907 2000(rpm) （ 50*10） n=f dr/L2 107=21.9 43.2/1186.52 107=6720 1667(rpm) （ 50*12） (d) dm n 值 dm n=51 2000=102000 100000 dm n=51.5 1667=85850.5 100000 2.精度的選定 查 NSK 樣本 A9 頁之導(dǎo)程精度的容許值知 : 精度等級(jí) C3,E= 0.029/1600(mm) e=0.018(mm) 3.熱變位對(duì)策 根據(jù)軸承的負(fù)荷能力施加 1.5的預(yù)拉力 .而據(jù)此累計(jì)導(dǎo)程的目標(biāo)值也補(bǔ)正1.5 . (1)熱變位量 : L = L =12 10-6 1.5 1313=0.024(mm) （ 50*10） L = L =12 10-6 1.5 1291=0.023(mm) （ 50*12） (2)預(yù)拉力 F = L Ks （ 50*10） = L E dr2/4L =(0.024 2.1 104 44.42)/4 1313 =594(kgf) 累計(jì)導(dǎo)程的目標(biāo)值 : -0.024/1313mm 預(yù)拉力 : 594kgf 拉伸量 :0.024(mm) F = L Ks （ 50*12） = L E dr2/4L =(0.023 2.1 104 43.22)/4 1291 =476.6(kgf) 累計(jì)導(dǎo)程的目標(biāo)值 : -0.023/1291mm 預(yù)拉力 : 476.6kgf 拉伸量 :0.023(mm) 4.支撐軸承的選定 假定支撐軸承的基本動(dòng)額定負(fù)荷 CB 與預(yù)拉力 F 之 比為 ,則以 =F /CB 0.2 為標(biāo)準(zhǔn)來選定軸承 （ 50*10） 軸承編號(hào) CB(kgf) 40TAC72B DF 3250 0.18 40TAC72B DFF 5250 0.11 （ 50*12） 軸承編號(hào) CB(kgf) 40TAC72B DF 3250 0.15 40TAC72B DFF 5250 0.09 5.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的選定 (要求規(guī)格 ) 工作臺(tái)速度 : 2000rpm 到達(dá)最高速所需時(shí)間 : 0.1 秒以下 (快送時(shí) ) (1)慣性扭矩 :JL(馬達(dá)軸換算 ) 1 螺桿軸 GDS2=( L D4)/8 （ 50*10） =( 7.8 10-3 131.3 54)/8 =251.2(kgf cm2) GDS2=( L D4)/8 （ 50*12） =( 7.8 10-3 129.1 54)/8 =247(kgf cm s2) 2 可動(dòng)部 GDW2=W(l/ )2 （ 50*10） =6000 (1/ )2 =608.5(kgf cm2) GDW2=W(l/2 )2 （ 50*12） =6000 (1.2/ )2 =876.3(kgf cm2) 3 聯(lián)軸器 GDJ2=20.8(kgf cm2) (推定 ) 4 合計(jì) GD2= GDS2_+ GDW2+ GDJ2=880.5(kgf cm2) （ 50*10） GD2= GDS2_+ GDW2+ GDJ2=1144.1(kgf cm s2) （ 50*12） (2)驅(qū)動(dòng)扭矩 當(dāng)選用 50*10 絲杠時(shí) : Fa0=(F+ w)/3=(1000+0.07*6000)/3=473.30kgf K=0.3(含預(yù)留量 ) 預(yù)壓扭矩 Tp=k (Fa0 l/2 )=0.3*(473.3*1/2 )=22.6 kgf cm 1=0.9 軸承起動(dòng)扭矩 TB=8.5(kgf cm) 1 快送時(shí) 摩擦扭矩 TL1=Fa1*l/2 =420*1/2 *0.9 =74.3(kgf cm) 重切削時(shí) 摩 擦扭矩 TL2= Fa2*l/2 =1420*1/2 *0.9 =251.2(kgf cm) 最大的驅(qū)動(dòng)扭矩為預(yù)壓扭矩 +重切削時(shí)摩擦扭矩 +軸承起動(dòng)扭矩 TL=TP+TL2+TB=22.6+8.5+251.2=282.3kgf*cm=27.7Nm 當(dāng)選用 50*12 絲杠時(shí) : Fa0=(F+ w)/3=(1000+0.07*6000)/3=473.3kgf K=0.3(含預(yù)留量 ) 預(yù)壓扭矩 Tp=k (Fa0 l/2 )=0.3*(473.3*1.2/2 )=27.1 kgf cm 1=0.9 軸承的起動(dòng)扭矩 :TB=8.5(kgf cm) 1 快送時(shí) 摩擦扭矩 TL1=Fa1*l/2 =420*1.2/2 *0.9 =89.2(kgf cm) 重切削時(shí) 摩擦扭矩 TL2= Fa2*l/2 =1420*1.2/2 *0.9 =301.5(kgf cm) 最大的驅(qū)動(dòng)扭矩為預(yù)壓扭矩 +重切削時(shí)摩擦扭矩 +軸承起動(dòng)扭矩 TL=TP+TL2+TB=27.7+8.5+301.5=337.7kgf*cm=33.1Nm (3)馬達(dá)的選定 (選定條件 ) 最高回轉(zhuǎn)數(shù) NM 2000(rpm) 馬達(dá)的額定扭矩 TM TL(kgf cm) 馬達(dá)轉(zhuǎn)子慣量 4JL JM JL (kgf cm2) 由上述可選擇如下的 AC 馬達(dá) 馬達(dá)規(guī)格 : 額定出力 :6KW 最高回轉(zhuǎn)數(shù) :NMAX=3000 rpm 額定扭矩 :TM=38N m 馬達(dá)轉(zhuǎn)子慣量 JM=880kgf cm2 (4) 到達(dá)最高回轉(zhuǎn)數(shù)所需時(shí)間討論 ta=J/(TM-TL) (2 N) f/60 在此 J:全慣性扭矩 J=GD2/4g TM=2 TM TL=快送時(shí)的驅(qū)動(dòng)扭矩 f 安全率 (f=1.4) ta=0.225/(775.5-74.3) 2 2000/60 1.4 （ 50*10） =0.094(sec)0.1 sec ta=0.292/(775.5-89.2) 2 1667/60 1.4 （ 50*12） =0.08(sec) 0.1 sec 以下是另外一種機(jī)床的設(shè)計(jì)，可參考用 CAD 繪制示意圖添加到上面的設(shè)計(jì)選取部分，圖中文字改用中文。 Z 軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選 取 (choosing Z axis drive motor ) 條件： Wwt=1500kg Wwp=4000kg Fa=500kg =0.05(move), =0.1(whisht) Fc=1000kg 1. 加工過程 (maching process)中電機(jī)扭矩 (motor torque)的計(jì)算 (calculate) f= (Wwt+ Wwp- Fc) =0.05(1500+4000-500) =250(kgf) Fm = Fc+ f =1000+250 =1250(kgf) 6312螺紋升角 (screw thread rise angle) =arctan12/( 63) =3.47 當(dāng)量摩擦角 (correspond friction angle) (由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng) revolve sport conversion to straightly) tan =0.0025 =0.143 Nst= Fm 63/2 tan( + ) Nst= 1250 63/2 tan(3.47 +0.143 ) 24.4 (N m) 注 : 考慮軸承摩擦力矩 (bearing friction torque)需加大 0.8(N m) Nb= bd/2Fm=0.8(N m) (d=55mm, b=0.0015) 選擇 (choose) Nst=30N m, 30/3000i 電機(jī) 2. 由靜止到最大速度瞬間電機(jī)扭矩的討論 (from stillness to max. velocity ,discuss motor torque ) t 0 t0vv max = 2 0 m / m i n條件： Wwt=1500kg Wwp=4000kg Fa=500kg =0.05(move), =0.1(whisht) Fv=( Wwt+ Wwp +Fa )a Vmax=20m/min,t0=0.2s,a=? Vmax=at0 a= Vmax/ t0 =30/(60 0.2) 0.26g Fm = Fv+ f =(1500+4000-500) 0.26+0.1 (1500+4000-500) =1800(kgf) Nmax= Fm 63/2 tan( + ) =1800 63/2 tan(3.47 +0.143 ) 35(N m) Nst= Nmax/2=17.5(N m) 選擇 (choose) Nst=30N m, 30/3000i 電機(jī) 綜合以上 2 點(diǎn) ,所以選 30/3000i 電機(jī) X 軸傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 一、絲桿的選定： 1、 導(dǎo)程 l 的選定： 條件：最大進(jìn)給速度 Vmax=20m/min 馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速 Nmax=2000rpm l Vmax/Nmax=200000/2000=10 初定 l=12； l=16 2、 危險(xiǎn)速度的計(jì)算： dr n.L2.10-7/f L=最大行程 +螺帽長 +調(diào)整量 =2400+195+110=2705mm f=21.9 n=1667rpm n=1250rpm 1) 當(dāng)導(dǎo)程為 l=12 時(shí) : dr 1667*27052*10-7/21.9=55.7mm 結(jié)論 : 63*12 絲桿 dr=56.2 55.7,接近于危險(xiǎn)值 2) 當(dāng)導(dǎo)程為 l=16 時(shí) : dr 1250*27052*10-7/21.9=41.8mm 結(jié)論 : 63*16 絲桿 dr=55.2 41.8,可行 3、 dm n 值的計(jì)算： dm n 100000 1) 當(dāng)選用 63*12 時(shí) : dm n=64.5*1667=107521.5 100000 需向 NSK 公司洽談 2) 當(dāng)選用 63*16 時(shí) : dm n=65*1250=81250 100000 結(jié)論 :可選用 63*12,如選用 63*16 時(shí)比較可靠 . 二、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的選定： 1、 切削扭矩的計(jì)算： 條件 : W=7000kg Fc=600 kg F=W/3=2300 kg f= (W-F)=0.05*(7000-2300)=235 kg 故 :切削時(shí)的受力為 Fm= Fc +f=600+235=835 kg tan-1 = 63/12=16.49 Fm =Fm/ tan-1 =835/16.49 =50.6 kg=496N 扭矩 NST= Fm *r=496*63*10-3/2 =15.6Nm 可選用 22電機(jī) tan-1 = 63/16=12.37 Fm =Fm/ tan-1 =835/12.37 =67.5 kg=662N 扭矩 NST= Fm *r=662*63*10-3/2 =20.9Nm 可選用 22電機(jī)，選用 30比較可靠2、 起動(dòng)扭矩的計(jì)算： 條件：最大進(jìn)給速度 Vmax=20m/min=0.33m/s 達(dá)到最高速度所需時(shí)間 t0=0.2s Vmax=a t0 a= Vmax/ t0=0.33/0.2=1.65m/s2=0.17g a= 0.17g Fm =(W-F)a+f (此時(shí) =0.1) f= (W-F)=0.1(7000-2300)=470 kg Fm =4700*0.17+470=1269 kg=12436Ntan-1 = 63/12=16.49 Fm =Fm/ tan-1 =12436/16.49 =754N 扭矩 Nmax= Fm *r=754*63*10-3/2 =23.8Nm NST=Nmax/2=23.8/2=12 Nm 可選用 22電機(jī) tan-1 = 63/16=12.37 Fm =F